Millistes tööstusharudes kasutatakse optilisi mikroskoope kõige rohkem?
Optiline mikroskoop on iidne ja noor teaduslik tööriist. Sellel on sünnist alates 300 aastat ajalugu. Optilist mikroskoopi kasutatakse laialdaselt, näiteks bioloogias, keemias, füüsikas, astronoomias jne mõnes teaduslikus uurimistöös Kõik ilma mikroskoobita.
Praegu on sellest peaaegu saanud teaduse ja tehnoloogia maine tunnustus. Peate vaid nägema selle arvu sageli teaduse ja tehnoloogia meediaaruannetes, et näha, kas see väide vastab tõele.
Bioloogias on labor lahutamatu sedalaadi katseseadmetest, mis võivad aidata õppijatel tundmatut maailma uurida; maailma mõistmiseks.
Haiglad on suurimad rakenduskohad mikroskoopidele, mida kasutatakse peamiselt sellise teabe kontrollimiseks nagu muutused patsiendi kehavedelikes, inimkehasse tungivad mikroobid, muutused rakukoe struktuuris jne ning annavad arstidele võrdlus- ja kontrollimeetodeid ravi formuleerimiseks. plaanid. Mikrokirurgias on mikroskoop ainuke arstide tööriist; põllumajanduses ei saa ilma mikroskoobi abita hakkama aretus, kahjuritõrje ja muud tööd; tööstuslikus tootmises on mikroskoobiga võimalik peendetailide töötlemise kontroll ja montaaži reguleerimine ning materjali omaduste uurimine. Koht, kus näidata oma andeid; kriminaaluurijad tuginevad sageli erinevate mikroskoopiliste kuritegude analüüsimisel mikroskoopidele, mis on oluline vahend tegeliku mõrvari kindlakstegemisel; ka keskkonnakaitseosakonnad vajavad mikroskoope erinevate tahkete saasteainete tuvastamiseks; geoloogia- ja mäeinsenerid ning kultuurimälestised arheoloogid kasutavad Mikroskoobi abil leitud vihjeid saab hinnata sügavale maetud maavarade leiukohtade üle või järeldada tolmust ajaloolist tõde; isegi inimeste igapäevaelu ei saa ilma mikroskoobita läbi, näiteks ilu- ja juuksuritööstus, mis saab mikroskoobi abil tuvastada naha ja juuste kvaliteeti. Võimalik saavutada parimaid tulemusi. On näha, kui tihedalt on mikroskoop inimeste toodangu ja eluga integreeritud.
Erinevate kasutuseesmärkide järgi võib mikroskoobid jämedalt jagada nelja kategooriasse: bioloogilised mikroskoobid, metallograafilised mikroskoobid, stereomikroskoobid ja polariseerivad mikroskoobid. Nagu nimigi ütleb, kasutatakse bioloogilisi mikroskoope peamiselt biomeditsiinis ning vaatlusobjektid on enamasti läbipaistvad või poolläbipaistvad mikrokehad; metallograafilisi mikroskoope kasutatakse peamiselt läbipaistmatute objektide pinna, näiteks materjalide metallograafilise struktuuri ja pinnadefektide jälgimiseks; Objekti suurendamise ja pildistamise ajal on ka objekti ja kujutise orientatsioon inimsilma suhtes ühtlane ning sügavustunne, mis on kooskõlas inimeste tavapäraste visuaalsete harjumustega; Polariseerivad mikroskoobid kasutavad polariseeritud valguse jaoks erinevate materjalide ülekande- või peegeldusomadusi, et eristada erinevaid mikroobjekte. Lisaks saab jagada ka mõned eritüübid, näiteks pöördbioloogiline mikroskoop või kultuurimikroskoop, mida kasutatakse peamiselt kultuuri vaatlemiseks läbi kultiveerimisnõu põhja; fluorestsentsmikroskoobis kasutatakse teatud aineid konkreetse lühema lainepikkusega valguse neelamiseks Konkreetse pikema lainepikkusega valguse kiirgamise omadused, et avastada nende ainete olemasolu ja hinnata nende sisaldust; võrdlusmikroskoop võib moodustada kahest samas vaateväljas olevast objektist kõrvutatud või üksteise peale asetatud kujutisi, et võrrelda kahe objekti sarnasusi ja erinevusi.
Traditsioonilised optilised mikroskoobid koosnevad peamiselt optilistest süsteemidest ja neid toetavatest mehaanilistest struktuuridest. Optiliste süsteemide hulka kuuluvad objektiivläätsed, okulaarid ja kondensaatorläätsed, mis kõik on erinevatest optilistest klaasidest valmistatud keerulised suurendusklaasid. Objektiiv suurendab proovi kujutist ja selle suurendus M objekt määratakse järgmise valemiga: M objekt=Δ∕f' objekt , kus f' objekt on objektiivi fookuskaugus ja Δ võib mõista kui kaugust objektiiviläätse ja okulaari vahel. Okulaar suurendab uuesti objektiiviläätse moodustatud pilti ja moodustab vaatlemiseks 250 mm kaugusel inimsilmast virtuaalse pildi. See on enamiku inimeste jaoks kõige mugavam vaatlusasend. Okulaari suurendus M eye=250/f' eye, f' eye on okulaari fookuskaugus. Mikroskoobi kogusuurendus on objektiiviläätse ja okulaari korrutis, st M=M objekt*M silm=Δ*250/f' silm *f; objektiks. Näha on, et objektiiviläätse ja okulaari fookuskaugust vähendades suureneb kogusuurendus, mis on võti bakterite ja muude mikroorganismide mikroskoobiga nägemiseks ning see on ka erinevus tavaliste suurendusklaaside vahel.
Niisiis, kas on mõeldav f'objekti f'silma piiramatult vähendada, et suurendada suurendust, et näeksime peenemaid objekte? Vastus on ei! Selle põhjuseks on asjaolu, et pildistamisel kasutatav valgus on oma olemuselt teatud tüüpi elektromagnetlaine, nii et levimisprotsessis tekivad vältimatult difraktsiooni- ja interferentsinähtused, nagu igapäevaelus nähtavad lained veepinnal võivad takistustega kokku puutudes ümber minna. , ja kaks veelainete sammast võivad üksteist tugevdada, kui nad kohtuvad Või nõrgendada sama. Kui punktkujulisest helendavast objektist kiirgav valguslaine siseneb objektiivi, takistab objektiiviläätse raam valguse levimist, mille tulemuseks on difraktsioon ja interferents. Seal on rida nõrga ja järk-järgult nõrgeneva intensiivsusega kergeid rõngaid. Keskmist heledat kohta nimetame õhuliseks kettaks. Kui kaks valgust kiirgavat punkti on teatud kaugusel, kattuvad need kaks valguspunkti, kuni neid ei saa kinnitada kahe valguspunktina. Rayleigh pakkus välja otsustusstandardi, arvates, et kui kahe valgustäpi keskpunktide vaheline kaugus on võrdne Airy ketta raadiusega, saab neid kahte valguspunkti eristada. Pärast arvutamist on kahe valgust kiirgava punkti vaheline kaugus sel hetkel e=0.61 入/n.sinA=0.61 I/NA, kus I on valguse lainepikkus, lainepikkus Inimsilm suudab vastu võtta umbes 0.4-0,7 um ja n on selle keskkonna murdumisnäitaja, kus valgust kiirgav punkt asub, näiteks õhus, n ≈1, vees, n≈1,33 ja A on pool valgust kiirgava punkti avanemisnurgast objektiivi raami suhtes ning NA-d nimetatakse objektiivi numbriliseks apertuuriks. Ülaltoodud valemist on näha, et kahe objektiivi abil eristatava punkti vaheline kaugus on piiratud valguse lainepikkuse ja numbrilise avaga. Kuna inimsilma kõige teravama nägemise lainepikkus on umbes 0,5 um ja nurk A ei tohi ületada 90 kraadi, on sinA alati väiksem kui 1. Saadaval oleva pildi maksimaalne murdumisnäitaja valgust läbilaskev keskkond on umbes 1,5, seega on e väärtus alati suurem kui 0,2 um, mis on minimaalne piirkaugus, mida optiline mikroskoop suudab eristada. Suurendage pilti läbi mikroskoobi, kui soovite suurendada objekti punkti kaugust e, mida saab objektiiviläätse abil lahendada teatud NA väärtusega, mis on piisav inimsilmaga lahutamiseks, vajate Me Suuremat kui {{26 }},15 mm, kus {{30}},15 mm on inimsilma katseväärtus Minimaalne vahemaa kahe mikroobjekti vahel, mida saab eristada 250 mm kaugusel silmade ees, seega M Suurem kui või võrdne (0,15∕0,61 tolli) NA≈500N.A, selleks, et vaatlus ei oleks liiga töömahukas, piisab M kahekordistamisest, see tähendab 500 N. A Väiksem või võrdne M Väiksem või võrdne 1000 N.A on mikroskoobi kogusuurenduse mõistlik valik. Ükskõik kui suur on summaarne suurendus, on see mõttetu, sest objektiivi numbriline ava on piiranud minimaalset lahendatavat kaugust ja suurenduse suurendamisega pole võimalik rohkem eristada. Väikesed objektid on üksikasjalikud.
Pildistamise kontrastsus on optiliste mikroskoopide teine võtmeküsimus. Niinimetatud kontrast viitab must-valge kontrastile või värvide erinevusele pildipinna külgnevate osade vahel. Inimsilmal on raske hinnata heleduse erinevust allpool 0.02. on veidi tundlikum. Mõnede mikroskoobi vaatlusobjektide, näiteks bioloogiliste proovide puhul on detailide heleduse erinevus väga väike ning mikroskoobi optilise süsteemi disaini- ja tootmisvead vähendavad veelgi pildikontrastsust ja raskendavad eristamist. Sel ajal ei saa objekti üksikasju selgelt näha, mitte seetõttu, et kogusuurendus on liiga väike ega ka objektiiviläätse numbriline ava liiga väike, vaid seetõttu, et pilditasandi kontrastsus on liiga madal.
Aastate jooksul on inimesed teinud kõvasti tööd, et parandada mikroskoobi eraldusvõimet ja pildi kontrastsust. Arvutitehnoloogia ja tööriistade pideva arenguga täiustatakse pidevalt ka optilise disaini teooriat ja meetodeid. Koos tooraine jõudluse, protsessi ja tuvastusmeetodite pideva täiustamisega ja vaatlusmeetodite uuendustega on optilise mikroskoobi kujutise kvaliteet lähedane difraktsioonipiiri täiuslikkusele. Inimesed kasutavad optilise mikroskoobi valmistamiseks proovide värvimist, tumedat välja, faasikontrastsust, fluorestsentsi, interferentsi, polarisatsiooni ja muid vaatlustehnikaid. See võib kohaneda igasuguste proovide uurimisega. Kuigi elektronmikroskoobid, ultrahelimikroskoobid ja muud suurendavad kujutise instrumendid on viimastel aastatel välja tulnud ja neil on mõnes aspektis suurepärane jõudlus, ei ole need endiselt saadaval odavuse, mugavuse, intuitsiooni poolest ja eriti sobivad elusorganismide uurimiseks. Rivaal valgusmikroskoobile, mis hoiab endiselt kindlalt oma maad. Teisest küljest on iidne optiline mikroskoop koos laseri, arvuti, uue materjalitehnoloogia ja infotehnoloogiaga noorendav ja näitab jõulist elujõudu. Digitaalne mikroskoop, laserkonfokaalne skaneeriv mikroskoop, lähivälja skaneeriv mikroskoop, kahe footoni mikroskoop ja Lõputu voona ilmnevad mitmesugused uued funktsioonid või vahendid, mis suudavad kohaneda erinevate uute keskkonnatingimustega, mis laiendab veelgi optiliste mikroskoopide rakendusala. Kui põnevad on Marsi kulguritest üles laaditud mikroskoopilised pildid kivimitest! Võime täielikult uskuda, et optiline mikroskoop on uuendatud suhtumisega inimkonnale kasuks.
